Espelhos asféricos de carboneto de silício de alta precisão

Não muito tempo atrás, pelo Instituto de Máquinas Ópticas de Changchun, realizado pelo grande projeto nacional de desenvolvimento de equipamentos de pesquisa científica “Sistema de fabricação de espelho asférico de carboneto de silício de alta precisão em escala de 4 metros” por meio da aceitação do projeto. Este é o maior espelho único de carboneto de silício de abertura relatado publicamente no mundo. A conquista dos resultados também marca a capacidade de fabricação do sistema óptico da China entre o nível avançado internacional, pois os equipamentos optoeletrônicos de grande calibre da China em toda a atualização estabeleceram uma base sólida.

O diâmetro de 4 metros, pesando 1,6 toneladas de “grande espelho”, é como um enorme disco em forma de anel-se for montado no telescópio, aumentará muito sua resolução.

“Os modernos sistemas ópticos de grande calibre são usados em estruturas reflexivas, nas quais a abertura do espelho principal determina diretamente o poder de resolução do sistema, quanto maior o calibre, quanto maior a resolução e precisão do telescópio óptico.” refletor de carboneto de silício de 4 metros, especialistas em aceitação do projeto, disse o acadêmico da Academia Chinesa de Engenharia Jiang Huilin.

Não é fácil construir um refletor de grande abertura. “O limite superior da abertura do refletor depende das capacidades de fabricação e processamento. Ao mesmo tempo, para garantir a resolução e a qualidade da imagem do telescópio, o refletor deve ter uma precisão de superfície muito alta ”. Changchun Institute of Optical Machinery, vice-diretor da introdução de Zhang Xuejun, observação de comprimento de onda visível, por exemplo, os requisitos de precisão de superfície de pelo menos 1/30 acima do comprimento de onda, Que é como um refletor de 4 metros ampliado para o tamanho de uma cidade, nivelamento de terra, e requer o canto sudeste e o canto noroeste da diferença de altura entre mais ou menos alguns milímetros, o nivelamento da terra deve ser inferior a 1 milímetro. Isso reflete o espelho espelho em branco material e tecnologia de processamento óptico apresentou requisitos extremamente rigorosos.

Para espaços em branco do espelho refletor, a rigidez específica e a estabilidade térmica do material devem ser tão grandes quanto possível, de modo que, com o aumento da abertura, a rigidez do material ainda pode garantir a estabilidade da forma do rosto, menos afetada pelo ambiente térmico, E é propício para reduzir o peso do sistema.

Os materiais em branco de espelho espelhado comumente usados internacionalmente são vidro de quartzo, vidro microcristalino, carboneto de silício, metal de berílio, etc. O carboneto de silício com sua excelente rigidez específica e estabilidade térmica tornou-se o espelho favorito materiais alternativos.

Embora o carboneto de silício tenha excelente desempenho, condutividade térmica rápida, a deformação do calor é pequena, mas comparada a outras matérias-primas, como o vidro microcristalino, sua dificuldade de fabricação também é maior-o próprio carboneto de silício pertence à cerâmica, uma vez que o calibre aumenta, a sinterização é propensa a rachaduras ou mesmo quebrada, Uma vez considerado incapaz de romper o limite do calibre de 1,5 metros.

“A tecnologia de processamento de espelho em branco e espelho de espelho de grande calibre foi dominada por alguns países ocidentais, A China nunca teve a capacidade de fabricar de forma independente espelhos de grande calibre da classe de 4 metros.” zhang Xuejun francamente. A fim de quebrar o monopólio, no final da década de 1990, o Instituto de Máquinas Ópticas de Changchun estabeleceu a pesquisa de materiais cerâmicos de carboneto de silício de grau óptico. A equipe passou mais de 10 anos, experimentou centenas de exploração experimental e verificação de processo, quebrou o espelho espelho de carboneto de silício de calibre 1 m, 2 m em branco, finalmente em 2016 desenvolveu com sucesso um espelho de carboneto de silício de calibre 4 m em branco.

Os espaços em branco do espelho têm, mas a dureza extremamente alta do carboneto de silício também traz novos desafios ao método de processamento. Além disso, o carboneto de silício tem pequenos defeitos na superfície após o polimento áspero óptico, o que pode afetar as propriedades ópticas, como refletividade, e, portanto, as propriedades da superfície precisam ser melhoradas por processos subsequentes.

A equipe do projeto usou forma de superfície óptica controlada por computadorIng tecnologia, através do uso de polimento de “disco de tensão”, polimento magnetorheológico e outras combinações de tecnologia de processamento, melhorando consideravelmente a precisão de fabricação e eficiência da superfície asférica; ao usar a detecção do profilômetro do braço do pêndulo, interferometria óptica de compensação zero e outras técnicas avançadas de detecção, para obter a detecção in situ de espelhos de 4 metros. Finalmente, após o polimento fino do espelho, a refletividade do revestimento atingiu mais de 95%, com condições de aplicação de engenharia, para alcançar um espelho asférico de 4 metros de grande diâmetro de processamento óptico de alta precisão.

“Apenas domina o processo de fabricação de espelhos de 4 metros e não é considerado domínio independente da tecnologia principal.” zhang Xuejun disse que, com a tecnologia de processamento é igualmente importante, há um conjunto completo de equipamentos de fabricação necessários para completar a pesquisa e desenvolvimento de fabricação de espelho de 4 metros. Em torno do processo de desenvolvimento do espelho, o projeto completou três subsistemas, mais de 10 conjuntos de desenvolvimento de equipamentos de processamento e teste, todos de direitos de propriedade intelectual independentes.

Atualmente, pelo Instituto Changchun de pesquisa óptica e desenvolvimento de espelhos de abertura de magnitude de 2 metros foram aplicados em engenharia prática; 2022, nas instalações ópticas multifuncionais da estação espacial chinesa, usará os espelhos de grande abertura auto-desenvolvidos da China; em um futuro próximo, Os espelhos de 4 metros de magnitude serão aplicados a uma nova geração de sistemas de observação optoeletrônicos na China.

A partir de agora, a capacidade de fabricação do sistema óptico da China entre o nível avançado internacional.

Changchun Bena é um fornecedor de qualidade certificado pelo Changchun Institute of Optical Machinery.